Принцип роботи системи опалення з природною циркуляцією в приватному будинку

Системи опалення з природною циркуляцією (або як їх називають - гравітаційні системи) - перевірений багатьма десятками років спосіб опалення приміщень.

Серед сучасних систем опалення приватного будинку найбільшу поширеність отримали системи з примусовою циркуляцією теплоносія, але, незважаючи на це існує багато випадків, коли найбільш раціонально реалізувати саме гравітаційну систему.

теорія

Будь-яка система опалення вдає із себе замкнуте кільце, по якому рухається теплоносій, як його майже завжди використовується вода.

У нижній точці кільця ставиться опалювальний котел, в самій верхній розширювальний бак.

Труба, що подає нагріту воду з котла називається подає, а яка повертає остигнула назад в котел - зворотною.

Завдання їх передавати теплову енергію від теплоносія в опалювальні приміщення за допомогою конвекції і випромінювання.

Відомо, що при нагріванні вода має властивість розширюватися в обсязі.

Отже, у неї зменшується щільність.

При охолодженні води відбувається зворотний процес.

Будь-яка система опалення має певну висоту, вимірювану від котла до верхньої точки.

Умовно замкнуте кільце можна розділити на два стовпи (стояка): подаючий і зворотний, - які мають різну температуру, отже, різну щільність і відповідно масу.

Виходить, що більш важкий стояк зворотного труби буде постійно витісняти більш легкий подає.

Ось так і відбувається природна циркуляція теплоносія під дією сил гравітації.

І вона буде тривати до тих пір поки щільності в що подає й зворотному трубопроводі не стануть рівними.

Циркуляційний тиск змушує воду рухатися по контуру опалення залежить від різниці температур в прямому і зворотному трубопроводі, висоти системи опалення і від того, наскільки нижче розташовується котел щодо самого нижнього радіатора.

Тому котли в гравітаційних системах намагаються розміщати в підвалах будинків, а при їх відсутності - в спеціальному приямку.

Переваги і недоліки

До переваг систем опалення з природною циркуляцією можна віднести:

• Енергонезалежність.

У гравітаційних системах немає обладнання, яке б вимагало додаткове джерело енергії, тому їх застосування є єдино вірним рішенням там, де відсутнє електропостачання, або воно відбувається з частими перебоями.

• Простота системи, яка безпосередньо впливає на легкість її розрахунку і монтажу.

Недоліками даних систем опалення є:

• Неможливість реалізації системи в будинках з великою площею.

Це пояснюється тим, що циркуляційного напору може не вистачити, щоб подолати опір великої системи опалення.

Тому може виникнути ситуація, коли в далеких кімнатах батареї будуть холодними, що може привести до замерзання води.

• Велика інертність гравітаційних систем.

Це явище пояснюється великою кількістю води в системі і малою швидкістю її руху по трубах.

Саме тому такі системи і довго розігріваються, і довго остигають, що унеможливлює її плавне регулювання.

• Обмеження у виборі котлів, труб і радіаторів.

У гравітаційних системах слід застосовувати тільки енергонезалежні котли, що мають чавунний або сталевий теплообмінник.

Температура теплоносія може підніматися до великих значень, тому є обмеження в застосуванні полімерних або багатошарових труб.

Сучасні радіатори (сталеві панельні, біметалічні, алюмінієві) мають великий гідравлічний опір, тому напору гравітаційної системи може не вистачити, щоб «продавити» через них теплоносій.

• Необхідність відкритої прокладки труб великих діаметрів і ще й з ухилом горизонтальних ділянок.

Це обмеження може завадити реалізувати якісь дизайнерські рішення в інтер`єрі будинку.

• Висока матеріаломісткість і вартість системи опалення будинку.

У переважній більшості випадків в таких системах застосовуються сталеві труби.

Радіатори для гравітаційних систем застосовують чавунні або сталеві трубчасті, що є більш витратним у порівнянні з іншими при однаковій потужності.

• Неможливість реалізації сучасних ефективних систем опалення типу «тепла підлога» або «теплі стіни» через їх високого гідравлічного опору.

Особливості

Перш за все робиться розрахунок тепловтрат приватного будинку, в якому планується влаштувати систему опалення.

Залежно від цього вибираються радіатори потрібної потужності, і розраховується необхідна потужність опалювального котла, в якості яких використовуються газові або твердопаливні з чавунним або сталевим теплообмінником.

Котел встановлюється в підвальне приміщення або при його відсутності в спеціальному приямку.

І чим більше перепад висоти, тим краще буде циркуляційний напір.

Розраховуються діаметри труб стояків опалення, лежаків опалення і підвідних труб.

Сумарне гідравлічний опір завжди має бути не більше напору.

Розрахунки краще не робити своїми руками, а довірити фахівцеві, який має досвід і всі нюанси пристрою систем опалення будинку.

Після всіх розрахунків проводиться монтаж системи опалення в наступній послідовності:

1. Встановлюється опалювальний котел, підключається до димоходу і газу.
2. Монтуються радіатори опалення, кожен на своєму місці.
3. Монтується головна подає труба (стояк) розрахованого діаметра, зазвичай вона йде від котла наверх в найвищу точку другого поверху (якщо будинок двоповерховий).
4. У горищному приміщенні встановлюється розширювальний бак, куди зможе розширюватися вода і йти повітря. Треба передбачити переливної трубу в разі переповнення бака і можливість підживлення. Бак з`єднується з подає стояком.
5. На верхньому поверсі під стелею монтується горизонтальний подає лежак, його треба з`єднати зі стояком і, дотримуючись ухил 1 см на метр довжини, він повинен «обійти» все радіатори опалення. Напрямок ухилу - від котла до останнього радіатора.
6. Від лежака робляться відводи трубами розрахованого діаметра, які підключаються до верхньої точки радіатора. Вихід робиться з нижньої діагональної точки і потім він з`єднується з подачею радіатора на нижньому поверсі, а його вихід підключається до зворотного лежаку, який монтується під радіаторами на першому поверсі і має такий же ухил, тільки в бік котла.
7. Зворотний лежак з`єднується зі зворотним стояком, який підключається до відповідного патрубку котла.
8. Після перевірки всіх з`єднань, можна заповнити водою систему через розширювальний бак і робити пробний запуск.

Таким чином, вода, нагріваючись в казані, буде витіснятися в подає стояк, потім буде протікати по лежаку на верхньому поверсі і перетікати в радіатори другого, а потім першого поверху, попутно віддаючи їм теплову енергію.

висновки:

• В умовах відсутності електропостачання слід застосовувати систему опалення з природною циркуляцією теплоносія, яка енергонезавісима.
• В інших умовах її застосовувати не слід через високу матеріаломісткості, інерційності та економічну недоцільність.